北里大ら,円偏光発光を示す緑色蛍光色素を開発

北里大学,近畿大学,大阪大学の研究グループは,発光特性に優れたオリゴフェニレンを「らせん状にねじって輪にする」という単純な設計でヘリカルな不斉構造を導き,強い円偏光発光を示す緑色蛍光色素の開発に成功した(ニューリリース)。

キラルな構造を持つ有機蛍光色素は,右回転または左回転のどちらかに回転方向が偏った円偏光(Circularly Polarized Luminescence: CPL)を発光として示す。

CPLは発光がすでに円偏光であるため,円偏光フィルターを必要としない光学デバイス設計が可能となる。従って,三次元表示ディスプレーの表示素子や,セキュリティー関連で使用される潜像インクなどへの応用が可能とされ,近年注目を集めている。

三次元表示ディスプレーは現在内視鏡手術等における立体視に欠かせない表示デバイスとなっているが,CPLに基づく表示デバイスはこれらをより鮮明化させる他,より簡素な構造設計を可能にする。しかしながらCPLは分子の励起状態に起因する現象であるため,その予測が非常に困難であり,優れたCPLを示す分子の合理的な設計指針は未解明だった。

研究ではベンゼン環が繋がったオリゴフェニレンをキラルなビナフチルに連結し,環状構造に組み込んだ分子を新しく合成した。不斉構造を持たないがよく光るオリゴフェニレンをキラル分子に連結させることで,ベンゼン環がらせん状に並んだヘリカルな不斉構造を生み出すことに成功した。

オリゴフェニレンは強い蛍光発光を示す。今回合成した分子も溶液,固体およびPMMAマトリックスによって作成した薄膜において強い緑色蛍光を示すことがわかったという。

いずれの状態もらせん構造に由来した顕著なCPL特性を示すことがわかり,オリゴフェニレンを「ねじる」「環状にする」の2つの分子設計がCPLの増幅に対し効果的に寄与していることを示した。また,PMMA中でも高い量子収率を保ちながらCPLを示すことがわかり,円偏光を発する有機ELデバイス等の開発への応用が可能となったとしている。

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